CN212980354U - 汽车的前顶横梁及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车技术领域，具体提供一种汽车的前顶横梁及电动汽车。本实用新型旨在解决现有汽车前顶横梁和车身抗顶压强度低的问题。为此目的，本实用新型的汽车的前顶横梁包括前顶横梁本体和结构增强块，前顶横梁本体具有中空腔，结构增强块设于中空腔中，并与前顶横梁本体固定连接，结构增强块上设有主定位孔和辅助定位孔。上述设置方式，能实现结构增强块的精准定位，定点增强前顶横梁顶压测试重点区域和受力薄弱区域的抗弯刚度和结构强度，使结构增强块处及左右两侧局部空腔区域内抗弯刚度和结构强度增强，此外，在结构增强块和前顶横梁中空腔的协同作用下，延迟了顶压测试峰值附近前顶横梁变形时间和位移，从而提升车身整体的抗顶压能力。

Description

汽车的前顶横梁及电动汽车

技术领域

本实用新型属于汽车技术领域，具体提供一种汽车的前顶横梁及电动汽车。

背景技术

随着社会的发展与进步，汽车越来越普及，同样，人们对汽车的安全性能的要求也越来越高。

汽车的前顶横梁与两端A柱共同固定前挡风玻璃，还连接支撑着顶盖，包括全金属顶，全景天窗，全玻璃顶等，直接承受着顶压压力，而现在的汽车生产制造中，对汽车的安全性能的研发主要集中在侧碰和正碰上，对车顶的强度要求往往容易忽略，但是车顶的强度又与车内乘客的安全息息相关，例如，当重型汽车发生侧翻压到小汽车时，当小汽车自身发生侧翻翻滚时，与前排乘客头顶距离位置较近的前顶横梁最容易受到来自他车和自身翻滚时强大的顶压，因此，在汽车顶受到强烈顶压时，乘客的生存空间受到了严重的限制。

相应的，本领域需要一种新的汽车的前顶横梁及电动汽车来解决现有汽车前顶横梁和车身抗顶压强度低的问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有汽车前顶横梁和车身抗顶压强度低的问题，本实用新型提供了一种汽车的前顶横梁，包括前顶横梁本体和结构增强块，所述前顶横梁本体具有中空腔，所述结构增强块设于所述中空腔中，并与所述前顶横梁本体固定连接，所述结构增强块上设有主定位孔和辅助定位孔。

在上述汽车的前顶横梁的优选技术方案中，所述前顶横梁本体包括横梁上板和横梁下板，所述横梁上板和所述横梁下板之间合围形成所述中空腔，所述结构增强块固定于所述横梁上板上。

在上述汽车的前顶横梁的优选技术方案中，所述结构增强块设于所述前顶横梁本体长度方向上的两端。

在上述汽车的前顶横梁的优选技术方案中，所述结构增强块包括填充骨架，所述填充骨架内填充有硬质填充物。

在上述汽车的前顶横梁的优选技术方案中，所述硬质填充物为发泡胶；并且/或者，所述填充骨架的材质为玻璃纤维增强尼龙、铝合金或钢材；并且/或者；所述前顶横梁本体包括横梁上板和横梁下板，所述横梁上板和所述横梁下板之间合围形成所述中空腔，所述填充骨架与所述横梁上板和所述横梁下板之间留有间隙。

在上述汽车的前顶横梁的优选技术方案中，所述填充骨架包括在其高度方向上分布的上填充空腔和下填充空腔，在所述填充骨架的长度方向上，所述上填充空腔和所述下填充空腔交错设置。

在上述汽车的前顶横梁的优选技术方案中，所述上填充空腔和所述下填充空腔在所述填充骨架宽度方向上的两端处设有连通孔道，并且/或者，所述填充骨架还包括上空腔和下空腔，所述上空腔与所述下填充空腔相对应，所述下空腔与所述上填充空腔相对应。

在上述汽车的前顶横梁的优选技术方案中，所述主定位孔为圆型孔，所述辅助定位孔为腰型孔。

在上述汽车的前顶横梁的优选技术方案中，所述结构增强块的相对两侧上设有铝片，所述铝片上设有两个定位小孔，所述定位小孔设置于所述结构增强块上。

本实用新型还提供了一种电动汽车，所述电动汽车包括上述技术方案中任一项所述的汽车的前顶横梁。

本领域人员能够理解的是，在本实用新型的技术方案中，前顶横梁包括前顶横梁本体和结构增强块，前顶横梁本体具有中空腔，结构增强块设于中空腔中，并与前顶横梁本体固定连接，结构增强块上设有主定位孔和辅助定位孔。

通过上述设置方式，使得本实用新型的前顶横梁在受到顶压时，通过增加结构增强块的设计，能够定点增强前顶横梁顶压测试重点区域和受力薄弱区域的抗弯刚度和结构强度，使结构增强块处以及左右两侧局部的空腔区域内的抗弯刚度和结构强度增强，此外，在结构增强块和前顶横梁的中空腔的协同作用下，延迟了顶压测试峰值附近前顶横梁变形时间和位移，提升了顶压测试受力峰值，从而提升峰值载荷-质量比和车顶强度评级。

附图说明

下面参照附图来描述本实用新型的汽车的前顶横梁。附图中：

图1为本实用新型汽车的前顶横梁所在位置示意图；

图2为本实用新型汽车的前顶横梁的结构爆炸图；

图3为本实用新型汽车的前顶横梁的结构增强块安装在横梁上板上的结构示意图；

图4为本实用新型汽车的前顶横梁中加入结构增强块和未加入结构增强块的峰值载荷-质量比的对比图；

图5为本实用新型汽车的前顶横梁中使用夹具对结构增强块进行定位和夹紧的示意图；

图6为本实用新型汽车的前顶横梁的填充骨架的仰视图；

图7为本实用新型汽车的前顶横梁的填充骨架中填充了硬质填充物的仰视图；

图8为本实用新型汽车的前顶横梁的填充骨架的俯视图；

图9为本实用新型汽车的前顶横梁的填充骨架中填充了硬质填充物的俯视图；

图10为本实用新型汽车的前顶横梁的结构增强块的纵截面图1；

图11为本实用新型汽车的前顶横梁的结构增强块的纵截面图2；

图12为本实用新型汽车的前顶横梁的填充骨架中的硬质填充物一体注塑成型的结构示意图；

图13为本实用新型汽车的前顶横梁的结构增强块的铝片的结构示意图。

附图标记列表:

1-前顶横梁；11-前顶横梁本体；111-横梁上板；112-横梁下板；12-结构增强块；121-主定位孔；122-辅助定位孔；123-铝片；1231-定位小孔；124-填充骨架；1241-上填充空腔；1242-下填充空腔；1243-上空腔；1244-下空腔；125-硬质填充物；126-间隙；2-A柱；3-上边梁；4-夹具。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。例如，尽管说明书中是以结构增强块12固定在横梁上板111上进行描述的，但是，本实用新型显然可以采用其他各种形式，例如，将结构增强块12固定在横梁下板112上，只要该结构增强块12能够固定在前顶横梁本体11上即可。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1、图2、图3所示，为解决现有汽车前顶横梁1和车身抗顶压强度低的问题，本实用新型的汽车的前顶横梁1包括前顶横梁本体11和结构增强块12，前顶横梁本体11具有中空腔，结构增强块12设于中空腔中，并与前顶横梁本体11固定连接，结构增强块12上设有主定位孔121和辅助定位孔122。

上述设置方式的优点在于：通过上述设置方式，使得本实用新型的前顶横梁1在受到顶压时，通过增加结构增强块12的设计，能够定点增强前顶横梁1顶压测试重点区域和受力薄弱区域的抗弯刚度和结构强度，使结构增强块12处以及左右两侧局部的空腔区域内的抗弯刚度和结构强度增强，此外，如图4所示，在结构增强块12和前顶横梁1的中空腔的协同作用下，延迟了顶压测试峰值附近前顶横梁1变形时间和位移，提升了顶压测试受力峰值，从而提升峰值载荷-质量比和车顶强度评级。

结构增强块12上设有主定位孔121和辅助定位孔122的优点：如图5所示，并继续参照图3，夹具4上的定位销穿过结构增强块12上的主定位孔121和辅助定位孔122，从而限制了结构增强块12上x和y方向上的自由度，此时，通过夹具4对结构增强块12其中一面进行夹紧，另一面在两端边缘分布若干个凸出的小脚支撑在横梁上板上，限制其z方向上的自由度，实现结构增强块12的定位，从而将结构增强块12限位在前顶横梁本体11的钣金上，保证了结构增强块12的位置度和安装精度，此外，相较于其他的定位方式，例如：在前顶横梁本体11上开销以及结构增强块12上开孔对结构增强块12的定位方式，更改了车身结构，或者使用夹具对结构增强块12做六面夹紧定位，对结构增强块12固定安装的位置度偏差较大，而本实用新型的设置方式最大限度的沿用了现有车型钣金零件和连接方式，实现车辆平台化设计，降低投资管理成本。

继续参照图2和图3，在一种可能的实施方式中，前顶横梁本体11包括横梁上板111和横梁下板112，横梁上板111和横梁下板112之间合围形成中空腔，结构增强块12固定于横梁上板111上。

上述设置方式的优点在于：由于横梁上板111空白空间较大，能够留有用于焊接夹具4进行支撑和结构增强块12所占用的空间，而横梁下板112一般设有遮阳板，前顶中控，传感器，高位气囊等功能件安装支架或加强片等部件，从而横梁下板112剩余空白空间较小，因此基于焊接空间和位置度限制，本实用新型的结构增强块12首先设于汽车的横梁上板111上，然后横梁上板111和横梁下板112合拼完成安装操作，从而充分利用了前顶横梁本体11的空间。

继续参照图1至图3，在一种可能的实施方式中，结构增强块12设于前顶横梁本体11长度方向上的两端。

上述设置方式的优点在于：一般情况下，在汽车自身发生侧翻翻滚或者大型车辆发生侧翻压到汽车时，如图1所示，在A柱2以及上边梁3和前顶横梁1的结合处及附近最易与事故车辆或地面接触，在此受压关键区域，承受着强大的顶压压力，一般A柱2设计的材料抗压强度较大，而前顶横梁1设计材料较为薄弱，前顶横梁1强度较低，因此，在受压关键区域，即前顶横梁本体11长度方向的两端处设置结构增强块12，能够有效减小前顶横梁1的形变量，从而使前顶横梁1的结构强度和抗弯刚度增强。

如图6、图7、图8、图9所示，在一种可能的实施方式中，结构增强块12包括填充骨架124，所述填充骨架124内填充有硬质填充物125。

上述设置方式的优点在于：通过在填充骨架124中填充硬质填充物125，提升了结构增强块12整体的强度和刚度，从而降低前顶横梁1的形变量。

如图10和图11所示，在一种可能的实施方式中，硬质填充物125为发泡胶；并且/或者，填充骨架124的材质为玻璃纤维增强尼龙、铝合金或钢材；并且/或者；所述前顶横梁本体11包括横梁上板111和横梁下板112，所述横梁上板111和所述横梁下板112之间合围形成所述中空腔，所述填充骨架124与所述横梁上板111和所述横梁下板112之间留有间隙126。

上述设置方式的优点在于：经过涂装电泳对发泡胶进行烘烤，发泡胶开始膨胀并实芯化，一方面，能够通过发泡胶的膨胀与前顶横梁本体11发生粘贴，实芯化后的发泡胶具有较高的粘接强度，从而实现结构增强块12的固定，另一方面，发泡胶实芯化后具有较高的抗剪切、拉伸和压缩强度，能够使结构增强块12整体结构更加稳固；此外，填充骨架124与横梁上板111和横梁下板112之间留有间隙126，可以留有空间使发泡胶经膨胀后粘贴至前顶横梁本体11上，作为一种优选的实施方式，间隙126距离为2mm，经发泡胶膨胀后能够使增强结构块与横梁上板111和横梁下板112之间完全实芯化，其中，发泡胶是以环氧树脂为基体的环氧发泡材料。

继续参照图6至图9，在一种可能的实施方式中，填充骨架124包括在其高度方向上分布的上填充空腔1241和下填充空腔1242，在填充骨架124的长度方向上，上填充空腔1241和下填充空腔1242交错设置，本领域技术人员可以理解的是，填充骨架124大致呈矩形板状结构，在其厚度方向上，上填充空腔1241和下填充空腔1242通过填充骨架124实现上下分层，上填充腔位于上层，下填充腔位于下层。

上述设置方式的优点在于：通过上填充腔和下填充腔的交错设置，使发泡胶均匀填充于填充骨架124，填充骨架124上下部能够均匀承力，保证了结构增强块12的整体强度，因此，在前顶横梁1关键区域内受到顶压压力时，避免了结构增强块12某处承力薄弱而导致其被压溃的现象出现。

继续参照图6至图9，在一种可能的实施方式中，上填充空腔1241和下填充空腔1242在填充骨架宽度方向上的两端处设有连通孔道，并且/或者，填充骨架124还包括上空腔1243和下空腔1244，上空腔1243与下填充空腔1242相对应，下空腔1244与上填充空腔1241相对应，本领域技术人员可以理解的是，在填充骨架124厚度方向上，上填充空腔1241的下侧是下空腔1244，下填充空腔1242的上侧是上空腔1243。

上述设置方式的优点在于：如图12所示，连通孔道的设置，能够使上填充空腔1241和下填充空腔1242之间能够注塑流通，从而实现填充到其中的发泡胶一体注塑，使发泡胶包裹住填充骨架124，增加填充骨架124的整体强度，此外，还避免了分次填充可能造成的上填充空腔1241和下填充空腔1242内形成裂隙、多次填充工序复杂且操作繁琐等问题；此外，上空腔1243和下空腔1244的设置，能够保证在结构增强块12具有一定刚度的情况下，又具有较大的形变空间，从而在受到压力方向上发生形变以缓冲压力，从而保证前顶横梁1的结构强度，作为一种优选的实施方式，上空腔1243的体积大于下填充空腔1242的体积，下空腔1244的体积大于上填充空腔1241的体积，其中，上填充腔和下填充腔的深度为2-3mm为最佳，对应为相应同等厚度的硬质填充物发泡胶。

继续参照图6，在一种可能的实施方式中，主定位孔121为圆型孔，辅助定位孔122为腰型孔。

上述设置方式的优点在于：由于主定位孔121和辅助定位孔122是圆型孔和腰型孔，因此可以将夹具4上的定位销均做成圆销，保证了夹具4装配的互换性，且使其容易进行装配，此外，此种设置方式还方便做定位分析，容易对主定位孔121和辅助定位孔122进行分辨，相较于其他实现方式，如：开圆孔或者方孔且采用圆形销的实现方式，能够防止过定位的出现。

如图13所示，并继续参照图2、图6、图7，在一种可能的实施方式中，结构增强块12的相对两侧上设有铝片123，铝片123上设有两个定位小孔1231，定位小孔1231设置于所述结构增强块12上。

上述设置方式的优点在于：首先通过焊接夹具4将结构增强块12定位在前顶横梁本体11上，此时，通过在结构增强块12两侧设置铝片123，然后通过焊接的方式将铝片123焊接到前顶横梁本体11上，从而实现结构增强块12的两端固定，使其不发生平动和转动，保证了结构增强块12的稳定性，其中，通过铝片123上定位小孔1231的设置，能够精准定位铝片123在模具中位置，实现铝片123在填充骨架124中的自然注塑填充，作为一种优选的实施方式，铝片123上设置一个相对较大的孔，以使注塑填充完毕时使铝片123牢牢固定在填充骨架124上，此外，将定位小孔1231设置在结构增强块12上，能够缩短铝片123长度，采用轻质的铝片123、尽量少量的铝片123实现结构增强块12的固定，能够减轻前顶横梁1重量，有利于整车轻量化。

综上所述，本实用新型通过在结构增强块12和前顶横梁1的中空腔的协同作用下，延迟了顶压测试峰值附近前顶横梁1变形时间和位移，结构增强块12在前顶横梁本体11两端的设置，承受了受压关键区域的顶压压力，对前顶横梁1的损坏达到最小化，通过采用低密度的材质，减轻了前顶横梁1的重量，并充分利用前顶横梁1的原有结构，即结构增强块12设置在横梁上板111上，且采用在结构增强块12上设置圆形孔和腰型孔的方式，还保证焊接精度和结构增强块12的位置度，上填充空腔1241和下填充空腔1242交错设置，使填充骨架124能够均匀承力，此外，本实用新型首先通过铝片123将填充骨架124两端固定住，保证其稳定性，然后通过在填充骨架124中填充发泡胶，发泡胶经烘烤膨胀后与前顶横梁本体11牢固粘贴，从而保证了汽车在发生翻滚或被压事故时，使结构增强块12能够发挥抗顶压作用。

需要说明的是，上述实施方式仅仅用来阐述本实用新型的原理，并非旨在与限制本实用新型的保护范围，在不偏离本实用新型原理的条件下，本领域技术人员能够对上述结构进行调整，以便本实用新型能够应用于更加具体的应用场景。

例如，在一种可替换的实施方式中，结构增强块12可以固定在横梁下板112上，只要能将结构增强块12固定在前顶横梁本体11上即可，这些都不偏离本实用新型的原理，因此都将落入本实用新型的保护范围之内。

例如，在另一种可替换的实施方式中，主定位孔121和辅助定位孔122均可以采用圆型/腰型/方形过孔的形式等，只要能使用夹具4将结构增强块12进行定位即可，这些都不偏离本实用新型的原理，因此都将落入本实用新型的保护范围之内。

例如，在另一种可替换的实施方式中，结构增强块12两侧可以设置钢片等，只要能将结构增强块12焊接在前顶横梁本体11上即可，这些都不偏离本实用新型的原理，因此都将落入本实用新型的保护范围之内。

例如，在另一种可替换的实施方式中，结构增强块12可以在前顶横梁本体11上间隔分布，只要能将结构增强块12和前顶横梁本体11固定即可，这些都不偏离本实用新型的原理，因此都将落入本实用新型的保护范围之内。

此外，本实用新型还提供了一种电动汽车，该电动汽车具有上述任一实施方式中所述的前顶横梁1。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车的前顶横梁，其特征在于，所述前顶横梁包括前顶横梁本体和结构增强块，所述前顶横梁本体具有中空腔，所述结构增强块设于所述中空腔中，并与所述前顶横梁本体固定连接，所述结构增强块上设有主定位孔和辅助定位孔。

2.根据权利要求1所述的汽车的前顶横梁，其特征在于，所述前顶横梁本体包括横梁上板和横梁下板，所述横梁上板和所述横梁下板之间合围形成所述中空腔，所述结构增强块固定于所述横梁上板上。

3.根据权利要求1所述的汽车的前顶横梁，其特征在于，所述结构增强块设于所述前顶横梁本体长度方向上的两端。

4.根据权利要求1所述的汽车的前顶横梁，其特征在于，所述结构增强块包括填充骨架，所述填充骨架内填充有硬质填充物。

5.根据权利要求4所述的汽车的前顶横梁，其特征在于，所述硬质填充物为发泡胶；并且/或者，所述填充骨架的材质为玻璃纤维增强尼龙、铝合金或钢材；并且/或者；所述前顶横梁本体包括横梁上板和横梁下板，所述横梁上板和所述横梁下板之间合围形成所述中空腔，所述填充骨架与所述横梁上板和所述横梁下板之间留有间隙。

6.根据权利要求4所述的汽车的前顶横梁，其特征在于，所述填充骨架包括在其高度方向上分布的上填充空腔和下填充空腔，在所述填充骨架的长度方向上，所述上填充空腔和所述下填充空腔交错设置。

7.根据权利要求6所述的汽车的前顶横梁，其特征在于，所述上填充空腔和所述下填充空腔在所述填充骨架宽度方向上的两端处设有连通孔道，并且/或者，所述填充骨架还包括上空腔和下空腔，所述上空腔与所述下填充空腔相对应，所述下空腔与所述上填充空腔相对应。

8.根据权利要求1所述的汽车的前顶横梁，其特征在于，所述主定位孔为圆型孔，所述辅助定位孔为腰型孔。

9.根据权利要求2所述的汽车的前顶横梁，其特征在于，所述结构增强块的相对两侧上设有铝片，所述铝片上设有两个定位小孔，所述定位小孔设置于所述结构增强块上。

10.一种电动汽车，其特征在于，所述电动汽车包括权利要求1至9中任一项所述的汽车的前顶横梁。

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